文档介绍：振动与冲击�
第��卷第��期��
泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器吸能特性的试验研究�
罗昌杰�,刘荣强�,邓宗全�,王�闯�,李萌�
��.哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨��;�.中国空间科学技术研究院,北京��
摘�要:通过试验方法研究了泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器在准静态作用下的吸能特性。首先,进行了�
泡沫铝,薄壁金属管塑性变形缓冲器及泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的轴向压缩试验。然后,根据试验结果,对�
泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性进行了分析,并与独立的泡沫铝及薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能�
特性进行了比较。结果表明,泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性有了很大的提高。在吸收的能量一定�
时,泡沫铝填充结构能够减少吸能结构所需要的体积与质量。�
关键词:泡沫铝;薄壁金属管;缓冲器;吸能特性�
中图分类号:��.��文献标识码:��
薄壁管是传统的吸能结构,也是应用最广泛的缓冲�
�试验准备�
吸能结构之一。大量研究表明,经过合理的设计,薄壁管�
结构具有可控制的破坏模式,较平稳的压缩载荷,是优异��.��薄壁金属管塑性变形缓冲器�
的缓冲吸能元件¨�。蜂窝材料是一种二维的多胞材料,�薄壁金属管塑性变形缓冲器是依靠扩径变形过程�
它具有相对密度小、刚度低、压缩变形能力大、且变形可�中的弹塑性变形和摩擦发热来吸收冲击能量的,图�所�
控等优点,是理想的缓冲材料,铝蜂窝缓冲器曾经成功地�示为该缓冲器的工作原理图,它由一个锥环和多个厚度�
应用在如��系列着陆器探测器中�,�。泡沫金属具�不完全相同的胀环串联而成,当外部输入冲击载荷超过�
有密度小、耐热陛好、抗冲击等优点,欧洲航天局曾对铝�设定的阈值时�与设计有�
, 锥环�胀环�
蜂窝和泡沫铝的性能进行了对比,结果发现单位重量的�关�,由于锥环大端的外�
泡沫铝的能量吸收量大于铝蜂窝,而压缩强度比蜂窝铝�径大于胀环下端的内径,�
的低�。但薄壁管、金属蜂窝及泡沫金属缓冲器其缺�在锥环进入胀环时胀环�
点是理想吸能效率较低,冲击力不平稳,不利于缓冲器的�会发生扩径现象,外部的�
设计。近年来,研究者将多孔材料与薄壁结构相结合,获�冲击能量转换为胀环材�
得了满意的吸能效果。这些薄壁结构主要有帽型结构与�料的弹塑性变形及胀环�
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圆柱管等。其吸能能力得到了大大的提高�,但是,其�和锥环组件之间的摩擦�
不足是载荷波动较大,不利于缓冲器的设计。�热能,从而达到了缓冲吸�图�薄壁金属管塑性变形�
薄壁金属管塑性变形缓冲器具有结构简单、工作�能的目的¨��“�。�缓冲器结构原理图�
可靠、载荷波动小等优点,该类缓冲器已经在前苏联的�试验所用薄壁铝管塑性变形缓冲器,其标号由��
火星�号、火星�号及金星号探测器,美国的“先驱者”�个字母或数字组成�如��,字母“�”表示薄壁铝管�
金星探测器上面得以成功应用¨�“�。泡沫金属如泡�塑性变形缓冲器,第二位上的数字“�”,“�”分别代表�
沫铝具有密度小、变形能力大及价格低廉等优点,将其�两种不同的尺寸�其基本尺寸